機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

文/黃志堅(jiān)

機(jī)電一體化技術(shù)作為新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)，近幾來(lái)發(fā)展十分迅速，已經(jīng)成為一門(mén)交叉綜合性系統(tǒng)技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)主要有以下方面：

（1）計(jì)算機(jī)信息；

（2）自動(dòng)控制；

（3）傳感檢測(cè)；

（4）伺服傳動(dòng)機(jī)械等技術(shù)。

在當(dāng)今社會(huì)，機(jī)電一體化技術(shù)的作用已經(jīng)十分重要，無(wú)論是生產(chǎn)中還是生活中都發(fā)揮了不可替代的作用，著眼未來(lái)，機(jī)電一體化也將在更為廣泛的領(lǐng)域中發(fā)揮其優(yōu)越性。研究機(jī)電一體化技術(shù)，探究其應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，不僅僅可以促進(jìn)社會(huì)發(fā)展與繁榮，也可以為人們提供更加良好的生活條件。

1 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)，自一九七一年開(kāi)始，發(fā)展至今已經(jīng)有數(shù)十年。該項(xiàng)技術(shù)不是一個(gè)單一的學(xué)科，其涉及了以下方面：

（1）機(jī)械技術(shù)；

（2）電工電子技術(shù)；

（3）微電子技術(shù)；

（4）信息傳感器技術(shù)；

（5）接口技術(shù)；

（6）信號(hào)變換技術(shù)等。

但是機(jī)電一體化并不是將這些技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單拼湊，而是根據(jù)行業(yè)領(lǐng)域的要求，對(duì)其進(jìn)行融合。隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)代化、自動(dòng)化、智能化設(shè)備的發(fā)展推動(dòng)了智能化技術(shù)不斷融入進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)中。機(jī)電一體化技術(shù)從系統(tǒng)理論來(lái)分析，應(yīng)用目標(biāo)主要分為發(fā)揮系統(tǒng)功能和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)這兩方面，要素主要包含智力、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)和感知，技術(shù)的主要目的是進(jìn)行信息的處理和對(duì)接，最終目的是實(shí)現(xiàn)能量變換和系統(tǒng)結(jié)合。

2 機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 領(lǐng)域范圍：數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)化機(jī)床，帶有程序控制系統(tǒng)，也指數(shù)字控制機(jī)床。應(yīng)用這種數(shù)控機(jī)床，不但可以完成零件的自動(dòng)加工工作，也解決了各種復(fù)雜的零件加工問(wèn)題，提高零件加工效率，是一種典型性的，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用十分深刻的產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的刀具破損檢測(cè)功能，也初步實(shí)現(xiàn)了物料搬運(yùn)功能。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平，可以直觀代表一個(gè)國(guó)家的機(jī)床發(fā)展水平，從這一角度來(lái)看，雖然我國(guó)使用中的機(jī)床數(shù)量龐大，市場(chǎng)也十分繁榮，在世界都名列前茅，但實(shí)際上高端數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)機(jī)床的生產(chǎn)仍舊依賴(lài)進(jìn)口，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)比例嚴(yán)重失衡，高端市場(chǎng)占比不足 5%，這意味著我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)高度仍與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距。

2.2 自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)領(lǐng)域

隨著科技發(fā)展與進(jìn)步，自動(dòng)化已成為生產(chǎn)活動(dòng)的最大代名詞，一方面自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)解放了生產(chǎn)力，另一方面也大大提高行業(yè)生產(chǎn)效率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。如今，自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域都創(chuàng)造出價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了該行業(yè)的批量化生產(chǎn)，但是復(fù)雜的手工藝產(chǎn)品行業(yè)并不能應(yīng)用自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)，無(wú)法進(jìn)行批量化生產(chǎn)。

2.3 高端機(jī)器人領(lǐng)域

高端機(jī)器人領(lǐng)域，廣義上就是指自動(dòng)控制機(jī)器領(lǐng)域，將機(jī)器人在整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)中，既可以自動(dòng)自發(fā)地執(zhí)行任務(wù)，也可以起到協(xié)助作用。隨著機(jī)器人領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，該技術(shù)已經(jīng)不僅僅局限于現(xiàn)有的行業(yè)，而是進(jìn)軍機(jī)械電子領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域、材料學(xué)領(lǐng)域和仿生學(xué)領(lǐng)域。近年來(lái)我國(guó)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速，成績(jī)良好，推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)步。智能化機(jī)器人可以鏈接網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在發(fā)揮自身功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)科技化，并提高國(guó)家綜合實(shí)力。

2.4 汽車(chē)電子化領(lǐng)域

汽車(chē)領(lǐng)域中的電子化儀表屬于機(jī)電一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)儀表多樣化。過(guò)去汽車(chē)使用的機(jī)械儀表本身容易出現(xiàn)故障，電子化儀表則可以避免出現(xiàn)同類(lèi)問(wèn)題。

3 機(jī)電一體化發(fā)展的現(xiàn)狀分析

（1）初期階段，二十世紀(jì)六十年代前是。在這一階段中，電子設(shè)備中的機(jī)械產(chǎn)品性能逐步完善，二戰(zhàn)中，要求機(jī)械產(chǎn)品于電子技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，這一階段電子技術(shù)發(fā)展不夠成熟，還處于初期階段，不可能進(jìn)行產(chǎn)品的大量開(kāi)發(fā)，更不能進(jìn)行推廣。

（2）蓬勃時(shí)期，二十世紀(jì)七十年代到八十年代，控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等都得到發(fā)展，這些發(fā)展為機(jī)電一體化進(jìn)步打下了基礎(chǔ)。

（3）智能化轉(zhuǎn)變，機(jī)電一體化進(jìn)入全新的發(fā)展階段。光學(xué)、通信技術(shù)、微細(xì)加工、系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)、分析集成方法層面的進(jìn)步都很突出，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供技術(shù)支持。

（4）當(dāng)今機(jī)電一體化進(jìn)入發(fā)展階段，人工智能技術(shù)和光纖技術(shù)都得到應(yīng)用，對(duì)機(jī)電一體化的重視程度也在不斷加深。

4 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 光機(jī)電一體化

光機(jī)電一體化在下一階段是常用的機(jī)電一體化系統(tǒng)，其構(gòu)成系統(tǒng)有:

（1）傳感系統(tǒng)；

（2）能源系統(tǒng)；

（3）信息處理系統(tǒng)；

（4）機(jī)械結(jié)構(gòu)等。

光學(xué)技術(shù)能夠?qū)C(jī)電一體化傳感系統(tǒng)進(jìn)行改造，同時(shí)能改進(jìn)機(jī)電一體化的動(dòng)力系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，增加機(jī)電一體化技術(shù)價(jià)值。

4.2 自律分配系統(tǒng)化

以往的經(jīng)驗(yàn)顯示，設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程存在的故障和系統(tǒng)漏洞等問(wèn)題，經(jīng)常影響設(shè)備的正常運(yùn)行。應(yīng)針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提高對(duì)系統(tǒng)的控制能力，提升系統(tǒng)的運(yùn)行能力，使系統(tǒng)自發(fā)地針對(duì)突發(fā)事件迅速做出反應(yīng)，提出解決方案。這意味著需要進(jìn)行自律分配系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)在保持獨(dú)立運(yùn)行前提下，根據(jù)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)分別做出反應(yīng)，并為總系統(tǒng)提供服務(wù)。

4.3 智能化系統(tǒng)

智能化系統(tǒng)構(gòu)建雙向聯(lián)系，使機(jī)電一體化產(chǎn)品做出最優(yōu)選擇，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

4.4 微型機(jī)電化

半導(dǎo)體器件中的蝕刻技術(shù) , 可以制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件，亞微米級(jí)機(jī)械元件的應(yīng)用過(guò)程，能夠忽略機(jī)械、控制器的差異，實(shí)現(xiàn)二者融合。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)已然成為社會(huì)中應(yīng)用廣泛、不可代替的一項(xiàng)技術(shù)，雖然近幾年國(guó)內(nèi)的機(jī)電一體化技術(shù)得到了一定發(fā)展，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，機(jī)電一體化技術(shù)也應(yīng)該隨之不斷創(chuàng)新與發(fā)展，并且應(yīng)不斷發(fā)現(xiàn)技術(shù)中存在的漏洞，并加以解決完善，從而提高技術(shù)產(chǎn)品效率，推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。